基于轮对安装偏转角和轮径差的高速列车车轮磨耗研究

建立有初始安装偏转角和轮径差的轮对受力平衡方程,计算LM、LMA和S1002等3种踏面轮对处于平衡时的轮对冲角和横移量.以国产高速列车为例建立车辆动力学模型,基于FASTSIM算法和Braghin踏面磨耗模型分析初始安装偏转角和轮径差对车轮磨耗的影响.结果表明:初始安装偏转角对平衡后轮对冲角影响较大,轮径差主要影响轮对横移量;低的踏面等效锥度在制造误差存在时更容易形成大的轮对冲角和横移量;初始安装偏转角和轮径差会导致车轮出现严重的偏磨,且磨耗率随着偏转角和轮径差的增加而急剧增大;有安装偏转角和轮径差时,踏面等效锥度越大,车轮踏面磨耗率越小;运行速度对车轮磨耗的影响与初始安装偏转角和轮径差的大小有关.     

轮径差对地铁车辆轮对磨耗的研究

由于制造误差或轮对磨耗,车辆轮对在运行过程中逐渐产生轮径差。对于在城市轨道线路上运行的地铁车辆,由于运行线路固定,轮对周期性的受到相同外部激励,更易发生轮对磨损。通过建立SIMPACK地铁车辆模型,结合某市地铁线轨道实际情况。选择不同轮径差值的地铁车辆模型在该线路上进行动力学仿真。随着轮径差逐渐增大轮对摇头角、横向位移、磨耗功率、轮对蠕滑力都急剧增加。进一步增大了轮径差,恶化了车辆的动力学性能。     

轮径差对车辆动态曲线通过的影响

主要分析了轮径差对动态曲线通过的影响,并利用相关的动力学软件对其进行了仿真计算分析,理论推断出了不同种类的轮径差对动态曲线通过的影响规律。轮径差包括等值同相轮径差、等值反相轮径差、前轮对轮径差和后轮对轮径差。仿真结果表明:等值同相轮径差会影响铁道车辆的动态曲线通过性,轮径差越大影响越明显;等值反相轮径差和前轮对轮径差则是随着轮径差的增大反而有利于铁道车辆的动态曲线通过性;而后轮对轮径差对动态曲线通过的影响不明显,仿真出来的横向力和脱轨系数曲线的规律基本是一致的。     

轮径差对道岔区轮轨接触几何和车辆过岔走行性能的影响

高速列车车轮磨耗或加工误差引起不同车轮名义滚动圆半径偏差,在道岔区固有结构不平顺作用下,轮径差加剧轮轨系统动力性能。为揭示轮径差对高速道岔区车辆走行性能的影响,以某型高速动车组和客运专线12号道岔为主要研究对象,在综合考虑不同轮径差对岔区轮轨接触几何关系影响的基础上,建立了高速车辆-道岔耦合动力学模型,系统分析了高速车辆存在不同类型和幅值轮径差时通过道岔的稳定性、安全性和平稳性。结果表明,轮径差使轮载过渡位置提前;小轮径车轮位于尖轨侧时,轮对侧滚角增大,道岔固有横向结构不平顺变化剧烈。等值同相轮径差显著恶化车辆过岔走行性能,等值同相轮径差达2mm时,轮轨横向力和脱轨系数快速增大,车辆过岔易发生失稳,平稳性指标达到峰值。建议将同相分布同轴轮径差2 mm或反相分布同轴轮径差3mm作为运用限度,将同轴轮径差1.5mm作为一、二级检修限度。     

轮对不对称磨耗对车辆动力学性能的影响

高速列车服役过程中,轮对的不对称磨耗对车辆的动力学性能有重要影响。文中采用多体动力学方法,建立车体动力学模型,通过仿真计算研究了轮对不对称磨耗对车辆动力学指标的影响,得出如下结论：随着轮径差的增大,车辆的稳定性、平稳性及曲线通过性能等都有不同程度的下降。因此,高速列车服役过程中应加强轮对状态检测,以保证列车运营的安全性。     

机车轴间轮径差对其动力学性能影响的仿真分析

为了遵守车轮轮径差限度要求,在机车检修作业中旋修擦伤或磨耗车轮时经常需要对同机车其他未伤损车轮也进行旋修,往往会造成极大的浪费.鉴于此,以某三轴转向架电力机车为研究对象,采用仿真分析方法研究了不同轴位的轮径差对机车动力学性能的影响.采用SIMPACK软件建立机车动力学分析模型,计算了只对第一位转向架单个轮对旋修时机车的动力学响应.结果表明,各种工况下机车运行安全性指标均未超出限度值,在制定轮对旋修方案时从机车运行安全性的角度考虑可适当放宽机车同一转向架轮径差限度要求;但由于各轴轮对存在轮径差会对轮轨垂向力和机车的运行安全性指标产生一定的影响,同时也会对各轴牵引电机的工作性能产生影响,因此具体的轮径差限度值要通过进一步的试验和仿真研究来确定.     

列车轮径差对牵引系统的影响及相应保护措施研究

阐述了轮径差对列车牵引系统的影响,验证了增加轮径校正功能可以消除轮径差对列车防滑功能和恒速功能的影响。以时速350km中国标准动车组用YJ268A型牵引电机为例,详细计算了轮径差与牵引电机负荷不平衡的数值关系,并给出了轮径差超限后的保护措施。     

轮径差对车辆系统稳定性的影响

通过对有轮径差的转向架进行受力分析,理论推断出由于轮径差的存在而改变轮对的对中平衡位置,进而改变轮轨接触关系,影响车辆系统的稳定性。根据轮径差的大小将轮径差对车辆系统稳定性的影响划分为易稳定区、欠稳定区和亚稳定区。在易稳定区内,车辆系统的稳定性较高,而且不易发生轮对偏磨;在欠稳定区内,车辆系统的稳定性较差而且容易发生踏面偏磨;在亚稳定区内,虽然车辆系统的稳定性也比较高,但容易发生轮缘偏磨。运用数字仿真对理论推断进行验证,结果表明理论推断是正确的。为了提高车辆系统的稳定性和减轻车轮的磨耗,应尽量减小轮径差,使车辆经常运行于易稳定区。     

六轴机车轴间轮径差对动力学性能影响的正交分析

基于正交试验方法基本思想,借助仿真计算手段正交分析了六轴电力机车各轴之间轮径差对其曲线通过动力学性能的影响。采用多体动力学SIMPACK软件建立某HX系列六轴机车的动力学分析模型,以机车运行安全性指标为分析指标,选取各轴轮径差以及机车速度为影响因素,按照正交试验分析表所列组合工况逐一进行动力学响应计算,最后采用极差法分析各影响因素对分析指标的影响规律。分析结果表明:(1)机车轴间轮径差对动力学性能影响相对较小,明显小于机车速度的影响;(2)机车曲线通过时第1轴运行安全性指标受前转向架内轮径差的影响明显大于后转向架,且脱轨系数和轮重减载率都随着第1轴轮径差的增大而增大,随着第2轴和第3轴轮径差的增大而减小。     

初始轮径差对高速列车动力学性能的影响研究

利用多体动力学软件SIMPACK,针对某高速列车转向架中存在的初始轮径差进行动力学仿真,并依据其仿真结果研究初始轮径差的限度制定标准。结果表明:初始轮径差在-0.5~+0.5mm的范围内,对列车运行稳定性与轮轨磨耗影响较大,对曲线通过安全性影响较小,对列车运行平稳性几乎没有影响。仿真结果对动车组目前规定的初始轮径差限度的进一步完善具有指导意义。     

轮径差对车辆非线性临界速度的影响

运用多体动力学软件SIMPACK研究了轮对存在等值同相轮径差和等值反相轮径差条件下车辆的非线性临界速度,并和轮对无轮径差对应的结果进行了对比。计算结果表明:不同轮径差状态下,车辆的非线性临界速度变化不同,但临界速度的变化趋势相同。对等值反相轮径差条件下轮对的运动规律进行了仿真分析,结果表明,前后轮对单独出现轮径差的条件下,虽然轮径差相同,但轮对的运动规律并不是简单的反相对称关系,而是与轮径差所在的轮对位置密切相关。     

重载铁路货车轮径差与车轮圆周磨耗关系的试验研究

文中采用神华重载铁路模拟状态修运行试验数据，对运用20万km的C80型敞车车轮踏面圆周磨耗情况进行统计分析，比较初始设置不同轮径差、踏面圆周磨耗轮对运行20万km后轮径差分布和踏面圆周磨耗量的影响，并使用假设检验的方法对影响的显著性进行验证。     

轮径差对有轨电车侧向过岔动力性能影响

由于小号码道岔曲线半径小,道岔的钢轨截面形状变化急剧,有轨电车侧向通过道岔时的轮轨冲击大,而轮径差的存在会改变轮对的入岔姿态并加剧其轮轨相互作用力,严重影响有轨电车的行车安全性并增大其脱轨风险。为研究轮径差对小号码道岔有轨电车动力学性能的影响,以100%低地板有轨电车和59R2槽型轨3号道岔为研究对象,基于迹线法理论考虑不同轮径差对道岔轮轨接触几何关系的影响,利用多体动力学软件建立的有轨电车-道岔耦合动力学模型系统地分析有轨电车在不同轮径差形式和幅值下侧逆向通过小号码道岔的动力学性能。研究结果表明：当小轮径车轮位于尖轨侧和基本轨侧时随着轮径差的增大,轮载过渡位置分别为越延后和越提前;等值反相和后轮对轮径差形式对有轨电车侧向过岔的动力学性能影响较大,当轮径差幅值达到一定值后,有轨电车的脱轨系数和轮重减载率将超过安全限值,严重影响有轨电车的过岔安全性;等值同相和前轮对轮径差形式对有轨电车侧向过岔的动力学性能影响较小。     

温州市域动车组轮径自动校验优化策略研究与应用

根据温州市域动车组牵引系统设计的特点,提出了一种电动车组动力轴轮对轮径自动校验的控制方法。试验结果表明,该方法能准确校验电动车组各动力轴的轮径,辨识精度可以达到±0.5 mm。当校验到轮对轮径差过大时,能通过降低牵引电机功率或封锁牵引变流器脉冲的方式,保证动车组的安全可靠运行。     

铁路货车车轮运用磨耗情况的调查与分析

通过对通用线及专用线运行的货车车轮磨耗等数据的统计分析,阐述通用货车车轮磨耗总体情况及磨耗规律,并对典型磨耗超限车轮特点,轮径差对车轮磨耗的影响进行分析和论述。结论表明我国铁路货车车轮磨耗在现行检修制度下以踏面磨耗为主,磨耗量属于正常水平;轮缘总体磨耗轻微,同一轮对两车轮轮径差发展到一定程度后,伴生小直径车轮轮缘磨耗严重。     

轮径差对车轮踏面磨耗和滚动接触疲劳的影响分析

轮径差缺陷的长期作用对车轮磨耗以及滚动接触疲劳影响十分显著.基于多体动力学理论建立车辆动力学模型,计算全局接触参数;基于FASTSIM算法建立局部轮轨接触模型,计算接触斑内的轮轨接触应力分布及滑动距离;将其输入车轮踏面磨耗预测模型,计算接触斑内的磨耗分布;将接触斑内的磨耗分布叠加至车轮踏面,计算4种典型轮径差影响下的车轮踏面磨耗分布、磨耗深度和磨耗速率,并基于磨耗结果进行显著磨耗工况下的滚动接触疲劳分析.研究结果表明:随着轮径差的增大,踏面磨耗深度和磨耗速率显著加快;不同类型的轮径差均会导致车轮踏面发生偏磨,其中等值同向轮径差最明显,单个轮对轮径差次之,等值反向轮径差最小;轮径差会导致轮对发生偏移且显著增大轮对横移量,从而使滚动接触疲劳区域扩大,这不仅会降低车轮使用寿命,还将严重影响车辆高速运行安全,应及时监测并镟修.     

基于Wiener过程的城市轨道交通车辆轮对可靠性评估

为探究城市轨道交通（简称：城轨）车辆轮对的轮径值退化规律,有效评估轮对可靠性,提出基于Wiener过程的城轨车辆轮对可靠性评估方法。选取轮径值作为性能退化指标,建立基于Wiener过程的城轨车辆轮对退化模型。通过计算轮对剩余寿命,选择精度最高的退化模型进行可靠性评估。针对退化模型参数后验分布计算公式较为复杂的问题,采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC,Markov Chain Monte Carlo）方法进行求解。基于广州地铁8号线列车轮对实测数据进行实例验证,结果表明,城轨车辆应保证轮对可靠度不低于0.9,且在镟修后运行至27.51万km时,应检查轮对退化情况,以保障车辆的运行安全。     

基于多传感器信息融合的轨道交通列车轮径校正方法

多传感器信息融合是实现轨道交通列车高精度定位的发展趋势。针对列车车轮在运行过程中逐渐磨损导致轮径减小,从而影响轮轴速度传感器测速定位精度的问题,通过分析定位传感器的误差特性,采用轮轴速度传感器、加速度计和多普勒测速雷达构成列车组合定位系统,并结合卡尔曼滤波理论,提出一种基于卡尔曼滤波的轮径预测校正方法。该方法在各传感器工作正常时,通过多传感器信息滤波融合得到列车运动状态参数的最优估计,并完成轮径校正;在辅助传感器失效或故障时,通过过去和当前的传感器量测信息对未来一定时间内的列车运动状态做出定量的预测估计,进而完成轮径的预测与校正。仿真试验结果表明,本文所提出的方法能够达到较高的精度水平,提高了列车组合定位系统的可靠性和自主能力。     

大秦铁路货车车轮磨耗问题的调查与研究

通过对重载货运专线——大秦铁路运行的货车车轮磨耗数据的统计、分析和对铁路货车运用中出现的闸瓦磨耗等问题的分析,将影响铁路重载运输货车车轮磨耗的主要因素归结为:货车轴重、货物周转量、闸瓦质量、车轮硬度及同一轮对两车轮的轮径差。采用车辆动力学仿真方法,研究车轮轮缘磨耗与踏面磨耗间的关系。结论表明,推广应用新型C级钢车轮以提高车轮踏面及轮辋硬度、控制同一轮对两车轮的轮径差、研制新型高摩合成闸瓦等措施是降低车轮踏面磨耗并使车轮踏面磨耗均匀化的有效途径;铁路货车采用状态修的维修管理办法是控制和降低轮缘磨耗发生的有效手段。     

轮径差对三大件转向架轮缘磨耗影响的对比分析

应用SIMPACK软件建立装用三大件转向架的某型敞车重车动力学模型,结合Archard磨耗模型预测车轮磨耗趋势,对比分析了4种不同形式轮径差对轮缘磨耗的影响规律。结果表明:在4种形式轮径差下,轮径差小于6mm时,导向轮对小半径车轮磨耗发生在踏面区域;轮径差大于6mm后将发生轮缘磨耗;后轮对轮径差导致小半径车轮磨耗集中在踏面区域内,磨耗深度相对均匀,车轮呈现面磨耗趋势;其他形式轮径差大于6mm后将导致小半径车轮轮缘磨耗显著,车轮呈现点磨耗趋势。